Improvement of the Loading Capacity of Narrow Coal Pillars and Control Roadway Deformation in the Longwall Mining System. A Case Study at Khe Cham Coal Mine (Vietnam)

• Autorzy: Le Quang Phuc , Zubov V. P. , Phung Manh Dac

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-02-15

Warianty tytułu

PL

Poprawa nośności wąskich filarów i kontrola deformacji wyrobisk złożowych w ścianowym systemie-Studium przypadku w kopalni węgla kamiennego Khe Cham (Wietnam)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Currently, the application of coal pillars to protect an adjacent roadway is a common method in Vietnam when exploiting according to the longwall system. Therefore, the width of a coal pillar is an important issue for the stability of a roadway. In order to reduce coal loss in these coal pillars, they tend to be designed in a narrow coal pillar style but still have to ensure that the adjacent roadway can meet safe coal production conditions. The stability of roadways and coal pillars is related to many factors such as technical mechanical characteristics, physical and mechanical properties of coal, stress environment and support methods. The bearing structure of the coal pillar and the around rock a roadway is analyzed and it has been shown that enhancing roadway support and improving the carrying capacity of coal pillars can control the deformation of the surrounding rock. A study related to the stability and safety of roadways and small coal pillars in the longwall mining system has been carried out. Stabilization factors have been considered, especially the state of stress in the coal pillars and the deformation of the roadway. By applying the numerical simulation method, the stress of the coal pillar and the deformation of the adjacent roadway under different supporting solutions were analyzed and evaluated. By using this method, the rock bolt roadway support solution combined with the long cable bolt in the roadway roof and the coal pillar was selected in the safe condition of the mining process. Because cable bolt can improve the flexibility of the coal pillar such as: reducing the size of the plastic area on both sides of the pillar; enhancing coal pillar stability in the core area by providing great drag and tensile for coal pillars; contributing to improving the anchor point fixation of rock bolt. The conclusions obtained may provide a certain reference parameters to improve mining efficiency and labor safety in underground coal mines.

PL

Obecnie stosowanie filarów węglowych do ochrony sąsiednich wyrobisk złożowych jest powszechną metodą przy eksploatacji systemem ścianowym w Wietnamie. Wymiary filarów jest istotną kwestią dla stabilności wyrobisk złożowych. Aby zmniejszyć straty węgla, zwykle są one projektowane w stylu wąskich filarów, ale nadal muszą zapewniać, że sąsiednie wyrobiska muszą spełniać bezpieczne warunki. Stateczność wyrobisk i filarów węglowych jest związana z wieloma czynnikami, takimi jak techniczne właściwości fizyczno-mechaniczne górotworu, naprężenia i metody podparcia. Przeanalizowano konstrukcję nośną filara węglowego i skały otaczającej chodniki wykazano, że wzmocnienie podparcia wyrobisk i polepszenie nośności filarów węglowych może kontrolować odkształcenia otaczającej skały. W artykule, przedstawiono wyniki badania dotyczącego stateczności wyrobisk i małych filarów w ścianowym systemie. Uwzględniono czynniki stabilizujące, w szczególności stan naprężeń w filarach oraz odkształcenie chodników. Wykorzystując metodę symulacji numerycznej, przeanalizowano i oceniono naprężenie w filarach węglowych oraz odkształcenie sąsiednich chodników przy różnych rozwiązaniach podporowych. Ponieważ śruba linowa może poprawić elastyczność filarów, na przykład: zmniejszenie rozmiaru obszaru z tworzywa sztucznego po obu stronach filara; zwiększenie stabilności filara węglowego w obszarze rdzeniowym poprzez zapewnienie dużego oporu i rozciągliwości filarów; przyczynianie się do poprawy mocowania punktu kotwienia śruby do skał. Uzyskane wnioski mogą dostarczyć rozwiązania dla poprawy efektywności wydobycia i bezpieczeństwa pracy w podziemnych kopalniach węgla kamiennego.

Słowa kluczowe

EN

roadway support; numerical modelling; roadway boundary displacement; coal pillar stability

PL

podparcie wyrobisk złożowych; modelowanie numeryczne; przemieszczenie górotworu; stateczność filarów węglowych

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 2, vol. 1
• Strony: 115--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Le Quang Phuc

• Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam
• Saint-Petersburg Mining University (Mining University), Russia

autor

Zubov V. P.

• Saint-Petersburg Mining University (Mining University), Russia

autor

Phung Manh Dac

• Association of Mining Science And Technology Vietnam, Vietnam

Bibliografia

• 1. Zubov V. P. (2018). Applied technologies and current problems of resource-saving in underground mining of stratified deposits. Gornyi Zhurnal; 06: 16.
• 2. Dao Viet Doan, Bai Xia, Van Diep Dinh. (2019). Control technology for coal roadway with mudstone interlayer inNui Beo coal mine. International Journal of GEOMATE, Vol.17, Issue 60, pp.259-266.
• 3. Dong Wang, Yujing Jiang, Xiaoming Sun, Hengjie Luan, Hui Zhang. (2019). Nonlinear Large Deformation Mechanismand Stability Control of Deep Soft Rock Roadway: A Case Study in China. Sustainability 2019, 11, 6243.
• 4. Mroz Z., Nawrocki P. (1989). Deformation and stability of an elasto-plastic softening pillar. Rock Mech Rock Eng22:69–108.
• 5. Salamon MDG (1970). Stability, instability and design of pillar workings. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstr7:613–631.
• 6. Wattimena R., Kramadibrata S., Sidi I., Azizi M. (2013) Developing coal pillar stability chart using logistic regression.Int J Rock Mech Min Sci 58:55–60.
• 7. Li C., Xu JH, Pan JZ., Ma C. (2012). Plastic zone distribution laws and its types of surrounding rock in large-spanroadway. Int J Mining Sci Technol 2012;22(1):23–8.
• 8. Bo Wang, Fuxing Jiang, Chao Wang, Bin Zhang. (2019). Experimental Study on the Width of the Reasonable SegmentPillar of the Extremely Soft Coal Seam in the Deep Mine. Geotechnical and Geological Engineering; volume37. 2019, pages 4947–4957.
• 9. Li M., Mao XB., Yu YL., Li K., Ma C., Peng Y. (2012). Stress and deformation analysis on deep surrounding rock atdifferent time stages and its application. Int J Mining Sci Technol 2012;22(3):301–6.
• 10. Зубов В. П. (1998). Метод оценки параметров областей с повышенной нарушенности пород кровлинад краевыми частями угольного массива / В. П. Зубов, Г. И. Козовой, А. Б. Соколов. Доклады III Международной конференции "Горное оборудование, переработка минерального сырья, новые технологии,1. экология" / Санкт-Петербургский горный институт. СПБ, 1998. С. 44-50.
• 11. Lifeng Li, Weili Gong, Jiong Wang, Huilin Deng, Qianqian Jiang, Yan Liu. (2018). Coal Pillar Width Design inHigh-stress Gob-side Entry Driving. Journal of Engineering Science and Technology Review 11 (4) 52 – 60;
• 12. Wang Pengfei, Yoginder Chugh. (2019). Stability of Gate Roads Next to an Irregular Yield Pillar: A Case Study. Rock Mechanics and Rock Engineering 52:2741–2760;
• 13. Wu Hai, Zhang Nong, Wang Weijun, Zhao Yiming, Cao Peng. (2015). Characteristics of deformation and stress distribution of small coal pillars under leading abutment pressure. Int J Min Sci Technol. Volume 25, Issue 6, November 2015, Pages 921-926.
• 14. Зубов В. П. (2013). Научная школа «разработка месторождений твердых полезных ископаемых»: этапы становления, основные результаты исследований, направления развития. Записки Горного института. Т.205. СПБ, 2013, C. 11-17.
• 15. Rocscience, 2016. Finite Element Analysis for Excavations and Slopes. <https://support.rocscience.com/hc/en-us/ categories/200373647-RS2f>.
• 16. https://www.dsiunderground.com.au/products/mining/rock-bolts.
• 17. Lifeng Li, Weili Gong, Jiong Wang, Huilin Deng, Qianqian Jiang, Yan Liu. (2018). Coal Pillar Width Design in High-stress Gob-side Entry Driving. Journal of Engineering Science and Technology Review 11 (4) (2018) 52 – 60;
• 18. Hongwei Zhang, Zhijun Wan, Zhaoyang Ma, Yuan Zhang. (2018). Stability control of narrow coal pillars in gobside entry driving for the LTCC with unstable overlying strata: a case study. Arabian Journal of Geosciences (2018) 11:665.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).